한국연구재단, 단백질 구조변화 분석 기술 개발

현대 의약학 분야에서 단백질 구조를 이해하는 것은 중요한 화두인데, 단백질의 구조변화를 관찰·분석할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국연구재단은 22일 충남대 응용화학공학과 이창수 교수 연구팀이 국제공동연구를 통해 초저온투과전자현미경을 활용, 생화학 반응에서 단백질 3차원 구조변화를 분석할 수 있는 미세유체장치를 개발했다고 밝혔다.

그동안 초저온투과전자현미경을 통해 단백질 구조변화 관찰 시 샘플 제작에 수십 초가 소요됐지만 이제는 밀리초(ms) 범위에서 관찰이 가능해진 것.

우선 연구팀은 시분해능(time-resolved) 샘플링이 가능한 미세유체장치를 이용, 반응 중인 시료를 급냉시켜 중간체 구조를 얻는 방법을 고안했다.

여기에는 유량을 정밀 제어하고 장치 내 반응물 체류 시간을 이용해 생화학 반응 시간을 계산하는 원리를 활용했다.

기존에는 장치 부피를 늘리거나 유량을 줄이는 방식을 사용했으나 혼합효율 저하와 함께 유속 편차가 일어나 동적 변화 순서를 파악하기 어려웠다.

이를 해결하기 위해 손쉽게 조립 가능한 미세유체모듈을 분사모듈에 장착, 20~1500 밀리초 범위에서 반응시간을 제어할 수 있었다.

또 이미 구조가 알려진 모델단백질을 미세유체장치를 통해 분사하자 원자 수준에 해당하는 2.77Å의 초고해상도 3차원 구조를 확보했다.

한편 이번 연구성과는 충남대 연구팀과 스위스 ETH Zurich 연구진(마티아스 피터 교수, 이성식 박사), 영국 프랜시스크릭연구소(Radoslav Enchev 박사, Märt-Erik Mäeots 연구원)의 긴밀한 국제공동연구를 통해 얻은 결과다.